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汽车行李箱盖外板回弹控制的工艺研究

来源:模具设计 时间:2023/3/23
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针对汽车外覆盖件翻边过程中出现的回弹问题,改进传统回弹补偿方法,从工艺方案上进行改善,通过增加托料芯装置,控制板料翻边时的状态,调整回弹。以汽车行李箱盖外板设计压料翻边的工艺为例,翻边时回弹控制良好,避免了A面补偿带来的表面质量缺陷,可为车门外板或发动机外罩等外覆盖件的冲压成形提供参考。

汽车外覆盖件的回弹补偿是冲压成形中的难点,采用常规的回弹补偿方法容易使制件外表面产生缺陷。制件表面重构后,随着表面曲率和弧长的变化,造成制件轮廓尺寸发生偏差。常规的回弹补偿方法使型面补偿后的回弹值在检测公差内,当制件回弹大时,表面曲率得不到保证。汽车外覆盖件生产过程中,很多模具厂商一般采用压合总成对制件回弹进行改善。

行李箱盖外板是汽车车身最重要的外覆盖件之一,其成形质量直接影响整车的外观质量和与其他零部件的匹配程度。随着各大汽车主机厂对制件成形质量要求的提高,汽车外覆盖件的尺寸要求也越来越高,其回弹控制已成为行业研究的主要方向。现通过采用不同的冲压工艺方案,解决汽车行李箱盖外板的回弹问题。

冲压工艺及回弹分析冲压工艺分析

图1某车型行李箱盖外板结构

图1所示为某车型行李箱盖外板结构,最大外形尺寸为mm×mm,制件厚度为0.7mm,采用4道工序冲压成形(见图2),冲压工艺为:OP10拉深;OP20修边+冲孔;OP30翻边;OP40冲孔+翻边。

图2某车型行李箱盖外板成形工艺方案

02回弹结果分析

按常规工艺方案设计,利用Autoform软件进行成形及回弹分析,回弹分析结果如图3所示。

(a)OP10拉深工序

(b)OP20修边+冲孔工序

(c)OP30翻边工序

(d)OP40冲孔+翻边工序

图3常规工艺回弹分析结果

由图3可知,OP10拉深工序中,型面充分拉深后,回弹不大;OP20修边+冲孔工序中,切除大部分废料后,板料内应力释放比较均匀,制件整体回弹量较小;OP30翻边工序中,翻边后板料的应力发生变化,回弹较大;OP40冲孔+翻边工序的回弹稍有增加和变化,主要与OP30翻边工序的回弹有关。常规工艺翻边成形如图4所示。

图4常规工艺翻边成形

1.压料芯2.下模3.翻边凸模4.板料

翻边成形时,压料芯压住板料,翻边凸模向下运动进行翻边。从图4中可以看出,在翻边过程中板料的翻边区域处于自由状态,翻边后相对于型面主面产生了较大的回弹。

减小翻边回弹的工艺2

从上述回弹分析结果来看,翻边是产生回弹的主要因素。常规回弹控制手段是将拉深补偿设为负回弹,翻边后应力释放使板料成形为制件最终状态。但是汽车行李箱盖外板的型面回弹复杂,过大的补偿量会使制件外表面曲率无法保证。回弹的控制需从改善翻边工艺进行,图5所示为改进后的压料翻边机构。

图5改进后的压料翻边机构

1.氮气弹簧2.导向导板3.平衡块4.托料板

图6改进后翻边工艺成形过程

1.压料芯2.下模3.翻边凸模4.托料芯5.板料

改进后翻边工艺成形过程如图6所示,翻边时,压料芯压住板料,翻边凸模向下运动,与托料芯将翻边区域板料压住,再进行翻边成形。由图6可知,在整个翻边过程中,板料始终处于锁死状态,保证翻边过程平稳,同时改善转角区域变形和起皱缺陷。

(a)OP30翻边工序

(b)OP40冲孔+翻边工序

图7压料翻边工艺回弹分析结果

利用Autoform软件对改进后的翻边成形工艺进行模拟分析,其设置参数保持不变,回弹分析结果如图7所示,图8所示为实际生产的测量部位,测量结果如表1所示。

图8压料翻边工艺测量部位

由图7、表1可知,改进翻边工艺后,通过压料改善了常规翻边工艺翻边时因残余应力导致的回弹,制件的回弹得到明显改善,翻边后应力分布均匀,能满足制件公差需求。

表1压料翻边工艺现场实测结果mm

▍原文作者:奚道俊,韩小后

▍作者单位:富士瑞鹄技研(芜湖)有限公司

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